基于PBL教学模式的3D打印课程开发与实践

2020-09-12 14:05:22 考试周刊 2020年76期

摘 要:3D打印课程是学生创客教育中最为重要的分支,将学生的创造思维、创新思维融合到一起,并借助快速成型技术,以实体化的模型将学生的作品展示出来,是信息技术创客教育的革命。将PBL教学模式应用到3D打印课程实践中,有效提升了3D打印课程教学效果,提升了学生的实践动手能力、创新能力。文章以3D打印课程为研究切入点,对PBL教学模式在其教学中的具体应用进行了详细的研究和分析。

关键词:PBL;创客教育;3D打印课程;开发与实践

创客教育是近几年在美国兴起的一种创造性活动,鼓励学生充分借助生活中的各种常见材料、计算机设备和程序等,充分借助自主动手的形式,或者指导学生与他人进行合作,共同创造出产品,进而实现学生创新能力、实践操作能力的提升。3D打印课堂作为创客教育中的重要组成和分支,全面加强3D打印课程教育,不仅仅是提升信息技术教学质量的重要途径,也是实现创客教育的关键。

一、 PBL教学模式及应用优势

PBL教学模式是一种全新的课堂教学模式,是由美国学者所提出来,并在日后的课堂教育中得到了广泛的应用。与传统的课堂模式不同,PBL教学模式下突显了学生的主体,并且教师的角色转变为学生学习的引导者。具体来说,PBL教学模式中,教师按照小组合作的原则,将全班学生划分为几个学习小组,引导小组内成员结合所设置的问题,通过讨论、合作的形式,对其进行分析和探究,最终实现问题的有效解决。

新时代素质教育背景下,对人才的培养质量提出了更高的要求,要求教师在课堂教学中,不仅仅要重视基础知识教育,还要在此基础上关注学生的实践操作能力、创新能力等,培养出一批高质量的复合型人才。PBL教学模式与3D打印课程都旨在培养学生的实践操作能力、创新能力,是提升高质量复合型人才的必然选择。PBL教学模式相对于其他模式,更能够体现学生的主动性,彰显信息技术的学科价值。PBL教学模式与3D打印技术融合则是在具体的3D打印课程教学中,教师结合教学内容,以学生的实际需求作为切入点,结合学生已有的知识和经验,精心设计项目任务,引导学生在项目完成中,举一反三,提升自身的综合素养和创新能力,最终实现创客教育。

二、 基于PBL教学模式的3D打印课程开发与实践

基于PBL教学模式的3D打印课程中,笔者将3D打印课程基于PBL这一全新的课堂教学模式中,立足于教学内容,学生的实际情况,围绕学生实际生活中的真实需求,精心设计了一个教学情境,学生在这一情境中,结合自己已有的经验,通过网络探究、社会调查等,搜集相关的资料,并经过共同分析,最终完成问题的解决。对此,笔者结合梳子的微创意这一3D打印课程内容作为切入点,对基于PBL教学模式的具体设计和开展进行了详细地研究和分析。

(一)结合生活创设情境,确定项目

在PBL上课初始阶段,由于课程刚刚开始,多数学生都不能以最好的状态进行到学习中,在上課之前教师可以结合教学内容,学生的实际情况,精心设计一个教学小视频或者小故事,将其作为课堂的开始,进而引领学生进入到特定的情境中,使得学生明确自己所要研究的问题,进而保证3D打印课程的教学质量。就本节内容而言,由于梳子是学生日常生活中最为常见的生活用品,教师就以此作为出发点,引导学生回想自己见过的梳子有什么特点,你喜欢什么样的梳子?通过这一生活情境的设计,最大限度激发了学生的创作欲望,促使学生积极主动参与到创作中。

具体来说,在这一情景中,教师通过“你的梳子有什么共同点”这一问题,引导学生对自己以前的梳子、正在使用的梳子进行回想,或者对教师所带的梳子进行观察,并据此将梳子的结构、功能和实现方法得出来。之后,引导学生积极参与到其中。学生会根据自己的生活经验,构建初步设想,将自己需要打印的梳子样式、颜色确定下来,并通过3D打印技术将自己的想法付诸现实。

(二)头脑风暴,激发思维

在借助PBL对3D打印课程进行教学的时候,在确定完教学项目之后,教师必须要充分借助头脑风暴这一形式,引导学生紧紧围绕项目进行思考,并构思自己的创作方向,最终培养学生的创新思维。以本次教学为例,笔者在确定好项目之后,就给学生准备了一些调查渠道,引导学生借助网络这一载体,对梳子相关的文化、功能等进行了解和研究,并借助淘宝这一网络途径,对梳子的品牌、造型进行感知,进而引导学生对生活中各种各样的模样进行仔细地观察。如在材质上,梳子可以分为木质梳子、塑料梳子、角质梳子、多功能梳子等;在颜色上,梳子几乎涵盖了各种颜色,还有的梳子为木质、角质等自然纹理和颜色;在造型上,除了常见的条形、月形、柄性外,还有花鸟、人物、镶嵌等形态各异的造型等等。在掌握梳子的基本信息后,接着,教师组织学生紧紧围绕这一项目,开始头脑风暴式的引导,引导学生自己思考,明确自己的创作方向,引导学生在梳子实用功能的基础上,对梳子的造型进行创新设计:有的学生在月形的基础上设计雕花的造型,体现出梳子古朴、醇厚的内涵;有的学生在条形梳子上加入现代简洁元素,将自己对梳子轻柔、典雅的样子描绘出来;还有的学生设计异形梳子,彰显独特的个性等等,通过这样的引导,可以提高学生的主动性,进而实现学生设计思维的培养。

(三)小组合作,制订计划

在制订计划的时候,教师在对学生进行分组的时候,应立足于班级中多数学生的特点,按照“同组异质、异族同质”的原则,全班学生进行科学、合理划分,确保每一个小组中学生成绩有好有坏,积极鼓励小组中每一个学生都能积极参与其中,并结合某一问题共同研究等,最终实现这一项目的完成。教师应该引导学生在合作的过程中,完成以下的内容,小组探究合作的时间进度,各个小组成员之间的分工内容等等,并填入下表。

同时,各个组员在模型设计的过程中,应该将模型设计的依据,具有的特点,运用的元素进行简要分析,并画出草图,这样更有利于学生之间进行交流和改进,制订出合理的项目计划,将自己的设想通过3D打印机实现。

(四)活动探究,实施项目

PBL教学模式在课堂教学中的应用,彻底改变了传统“灌输式”教学模式下的弊端,并彰显出极大的应用价值,真正实现了学生问题解决能力、思考能力、实践操作能力的提升,同时也促使小组成员在讨论的过程中,实现了思维的碰撞,激发了学生创新意识的培养。教师在学生制订计划的基础上,指导学生实施项目,分析和解决实施过程中的一系列问题,进行探讨和研究,以顺利完成计划目标,打印出作品。以本项目研究为例,教师指导学习小组的学生,结合创作的主题,引导小组成员利用主题头脑风暴的原则,并利用3D one 软件进行建模。在这一过程中,小组中的每一个人都可以将自己的想法提出来,共同对构思进行梳理,并紧紧围绕3D打印技术的难题形成解决的方案,最终对其进行有效地解决,如下图中学生构建的模型。而在这一过程中,教师还可以准备足够量的微课,供小组学生在学习时的需求。

(五)项目完成,展示成果

3D打印课程最大的优势就是学生将自己的作品创作出来之后,可以借助实体化的模型将所创作的作品展示出来。在这一过程中,学生看着自己的作品慢慢成形,针对3D打印的原理就会自然明确,并且在这一过程中,学生还会形成强烈的成就感,而这份成就感恰恰是激发学生进行学习的源动力。

具体来说,小组成员在制订好完成计划之后,就充分借助小组合作的形式,引导每一個成员在明确任务的基础上,共同协作完成这一项目。当学生将自己的作品设计、打印出来之后,将成品展示在小组成员面前,并由小组成员共同对其进行评价、提出问题、修改。如此一来,通过不断地修正,不仅使得作品越来越完善,也使得学生在思考、修改的过程中,完善了自己的思维。

(六)TED演讲,分享评价

创作完成之后,教师可以指导小组成员对自己的创作过程进行提炼,并将自己小组的设计成果展示出来,分享和交流自己的经验,引导其他小组成员对自己的作品进行观赏,还可以对其他小组的产品进行评价。组织学生对TED对自己的作品进行演讲,如此一来,引导学生在演讲的过程中,对整个项目进行了重新的梳理,并将设计思维展提炼出来,有助于其他学生和教师对整个作品表的内容进行了深刻地了解。

三、 结语

综上所述,3D打印课程作为创客教育的一个重要分支,是培养学生实践操作能力、创新能力的重要途径。通过PBL教学模式在3D打印课程教学中的应用,结合学生的社会和生活需求,引领学生将技术与设计进行有效地结合,在项目完成中解决方案,最终促使学生在项目完成的过程中,实现自身多种能力的培养,最终实现创客教育的目的。

参考文献:

[1]司玲,孟建文.基于PBL+DBL融合的“3D打印技术”教学模式研究与实践[J].文化创新比较研究,2019,3(1):113-114.

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[3]王海新.PBL(基于问题的学习)模式:PBL模式在初中信息技术教学中的运用研究[J].广东教育:综合版,2016(3):27-29.

[4]王海新.PBL模式在初中信息技术教学中的运用研究[J].广东教育:综合版,2016(3):27-29.

作者简介:侯春元,甘肃省嘉峪关市,甘肃省嘉峪关市第四中学。